探究克雷伯氏菌NIII2发酵产微生物絮凝剂(MBF)过程中提高唾液酸(SA)分泌量对其高产高活性糖蛋白絮凝剂的影响作用.采用摇瓶发酵,产物冻干后称重,利用高岭土悬浊液测定其絮凝活性,并利用酶标仪测定唾液酸量,从而得出相应结果.研究发现在一定范围内,SA分泌量越高,絮凝剂产量及其活性也会越高.当MBF中SA含量约为12 ng/g MBF时,MBF产量约为12 g/L.在SA分泌量提高的同时,MBF中蛋白质含量和Zeta电位值也得到提高.探索出一种能最大程度提高SA分泌量和MBF产量的三碳源发酵体系︰m蔗糖︰m丙酮酸钠︰m柠檬酸钠=20 g︰4 g︰2 g,此时MBF的产量为13.85 g/L,蛋白含量为0.41 g/g MBF,絮凝活性为98%.研究结果为高产高活MBF的发酵以及工业化生产提供了可能.

从污水处理厂的活性污泥中分离出一株微生物絮凝剂产生菌CM-HZX2,通过形态特征、生理生化以及16S rDNA序列分析,初步鉴定菌株属于陶厄氏菌(Thauera sp.),16S rDNA在GenBank的登录号为KT894041.实验表明,菌株CM-HZX2培养以及产絮凝剂的最适条件为pH 8.0,温度30℃,转速为150 r/min.该菌株微生物絮凝剂适应用条件范围广泛,适宜投加量为2％,能耐受5％以下的盐度,适用于低温环境下的水处理.在河道水体净化处理小试应用中能有效去除河水的浊度和总磷,去除率分别达到71％和54％.

利用微生物复合菌剂在生物处理污水中具有广阔的发展前景.本研究采用单因素试验对氨氮降解菌的氨氮去除能力、絮凝菌的絮凝效果的影响因素进行分析,由各因素水平的分析结果表明:氨氮降解菌接种量为10％、降解时间为60 h、pH为9时氨氮的去除效果达到85.18％;絮凝菌的投加量为15％,助凝剂的投加量为3mL,pH为7时絮凝效果为86.26％.利用试验菌株构建具有降解氨氮和絮凝双重功能的复合菌剂,优化培养条件为:氨氮降解菌与絮凝菌的配比为2:3,pH为8.在此优化条件下,进行五大水质指标的验证试验,氨氮降解率、絮凝率、BOD去除率、COD去除率和浊度去除率均达到90％以上,出水水质均达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准.研究表明复合菌剂能使污水中氨氮和悬浮固体大幅度降低,达到同时去除水体中多种污染物的目的.微生物菌剂在污水净化体系中,具有较好的生产稳定性,可为高原城市生活污水体系净化的应用基础研究提供依据.

微生物絮凝剂是一类新型的水处理制剂,因其具有高效、无毒、易降解等特点,已成为水处理剂开发的研究热点.为了扩大微生物絮凝剂的种类,本研究从活性污泥和土壤样品中筛选絮凝剂产生菌,最终获得一株具有絮凝活性的菌株,通过16S rDNA鉴定,该菌株为蒙氏假单胞菌(Pseudomonas monteilii),因此命名为P.monteilii YR-1.利用单因素实验和正交试验对该菌株的发酵条件进行了优化,其最佳碳、氮源分别为25g/L葡萄糖和2g/L复合氮源(酵母浸粉∶尿素∶硫酸铵=5∶5∶:2),培养基初始pH值为10,培养温度为28℃,发酵时间为72 h.在最佳培养条件下,其发酵液的絮凝率从37.68％提高到63.52％.这是关于蒙氏假单胞菌产絮凝剂的首次报道.

[背景]传统絮凝剂的使用会带来安全和环境污染方面的问题,而微生物絮凝剂具有无毒、无二次污染、易生物降解的优点,因此寻找高效廉价的微生物絮凝剂具有重要意义.[目的]研究黄孢原毛平革菌BKMF-1767产生的胞外多糖絮凝剂的絮凝特性及机理.[方法]使用高岭土进行PCF-1767的絮凝活性测定,分析絮凝剂获取时间、Ca2+浓度、投加量、pH、温度对絮凝效率的影响,并测定PCF-1767的热稳定性.测定絮凝剂的单糖组成、糖苷键连接类型、多糖分子量、Zeta电位变化、对絮体形态观察,探讨了PCF-1767的絮凝机理.[结果]培养6-12 d获得的PCF-1767的絮凝活性良好;7d絮凝剂要获得较好的絮凝效率至少需加入2 mmol/L Ca2+作为助凝剂,最佳投加浓度为0.75-1.35 mg/L,最适pH为3.0-9.0,对温度高于50℃的废水絮凝活性逐渐降低,经过沸水浴处理3h后的絮凝活性几乎不变.PCF-1767中多糖的一级结构主要由葡萄糖以→4)Glup(1→的方式连接,多糖分子量随培养时间的延长而增大,变化范围为9.897×105-2.126×106 Da.结合Zeta电位变化与絮体显微图像分析表明其絮凝机理主要为吸附架桥和卷扫作用,而非电荷中和作用.[结论]PCF-1767具有很高絮凝活性,其用量低、适用条件广、热稳定性高,是一种非常具有应用前景的絮凝剂.

生物絮凝技术和微生物制剂在水产养殖业中广泛应用,但向生物絮凝系统中添加益生菌最优条件研究甚少.本试验采取L9(33)安排3因素3水平关于溶氧(厌氧＜0.5 mg/L,有氧＞5 mg/L,厌氧-有氧交替)、pH (5.5,7,8.5)、温度(25℃,30℃,35℃)正交试验,开展35 d以植物乳杆菌为添加剂培养生物絮团试验,通过比较三态氮的变化情况、脱氢酶活性(dehydrogenase activity,DHA)及微生物种群结构,得出以植物乳杆菌为添加剂培养生物絮凝的最佳工艺.结果 表明:在有氧、pH值8.5、30℃时,生物絮凝培养用时最短,为13d,生物脱氮效率高;温度和溶氧对脱氢酶活性有显著性影响,25℃,厌氧-好氧交替,pH值7条件下培养的生物絮团脱氢酶活性最高;微生物群落结构分析表明生物絮团中主要为变形菌门(＞70％),其次为拟杆菌门;植物乳杆菌在有氧、35℃、pH值5.5条件下丰度最高,为1.8％.综合实际生产,添加植物乳杆菌构建生物絮凝系统最佳条件为30℃、pH值7、有氧条件(DO＞5 mg/L).

从德州卓奥水质净化有限公司的活性污泥中分离筛选出具有良好絮凝效果的菌株,并通过优化培养条件,研究其絮凝特性.通过稀释涂布和平板划线法筛选得到7株具有较强絮凝活性的菌株,对絮凝效果最好的菌株Z11进行形态、生理生化特性以及16 S rRNA序列分析,初步鉴定其种属;并采用单因素实验及高岭土悬浊液絮凝沉降试验,优化菌株的培养条件,并初步研究菌株Z11的絮凝特性.初步鉴定菌株Z11为死谷芽孢杆菌(Bacillus vallismortis),在菌株培养液添加量3 mL、pH 5.0、温度30℃、转速220 r/min条件下,对4 g/mL高岭土悬浊液和24 g/L 1％氯化钙溶液混合液的絮凝率最高为96.66％.死谷芽孢杆菌Z11表现出良好的絮凝效果,具有应用污水处理的巨大潜力,有望应用于高效率的污水处理.

角蛋白是地球上丰度最高的纤维状蛋白质,其结构稳定,不易被蛋白酶水解,因此角蛋白的回收再利用受到限制.角蛋白酶能特异水解角蛋白,将角蛋白废弃物转变成有价值的产物,如肥料及土壤修复剂、饲料原料、绿色能源、絮凝剂以及护肤品成分等;角蛋白酶还可直接用于医药、皮革加工、洗涤剂成分、纺织和重金属回收等领域.本文综述了角蛋白酶的来源、分类和性质,通过定向进化或理性设计对酶分子进行改造,以改变酶对底物的特异性,提高酶的催化效率,提高酶对极端pH、高温、盐和化学试剂等的耐受性;介绍了酶的高效表达育种和发酵工艺优化及角蛋白酶在农业、环境保护、纺织行业、化妆品行业及医药行业的应用;最后对角蛋白酶的发展前景做了展望.

微生物絮凝剂与传统化学絮凝剂相比,安全无毒、无二次污染,具有开发潜力.黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)能产生微生物絮凝剂,但目前缺少对其产絮凝剂营养条件的优化.使用高岭土并利用单因素法研究碳源、氮源、碳氮比、接种量对Phanerochaete chrysosporium产絮凝剂的产量和絮凝效率的影响,最后对菌体产絮凝剂的营养条件进行优化.结果表明,以葡萄糖为碳源时产生的多糖量(281.3 mg/L)最大,淀粉为碳源时生物量(4.35 g/L)最大,两者作为碳源产生的絮凝剂絮凝效率分别为65％和43％;硝酸铵作为氮源时产生的多糖量(163.61 mg/L)最大,且其产生的絮凝剂絮凝效率为82.5％;碳氮比在60～100时有利于絮凝剂的产生,当其为90时絮凝效率达到(80.5％)最大;接种量在0.25％ ～1％时生物量相差不大,接种1％时产生的多糖量为155.57 mg/L,絮凝效率达到(87.14％)最大.综上,最佳营养条件是以葡萄糖为碳源,硝酸铵为氮源,碳氮比为90,接种量为1％,这为大规模生产絮凝剂奠定了基础.

微生物生理学是哈尔滨工业大学微生物学及环境科学与工程学科领域的硕士研究生精品核心课程,但由于传统微生物学实验教学耗时长、过程不确定及不可逆等因素,难以开展"微生物生理学"综合性研究生专业课程实验.将先进的虚拟仿真和互联网技术相结合构建"微生物生理学"虚拟仿真实验系统,可以有效突破课程实验教学的时空障碍,推进微生物学及环境科学与工程的研究生教育改革.本文以"微生物絮凝剂合成机理研究及应用"为例,从微观尺度到宏观尺度逐渐展开,实验内容涵盖微生物絮凝剂合成机理和微生物絮凝剂的应用,以培养学生综合利用所学知识探索微生物絮凝剂合成及应用的内在机理的能力,并鼓励学生独立思考,激发其科研热情.